Твердоконтактные потенциометрические сенсоры, селективные к поверхностно-активным веществам

Разработан комплект нормативно-технической документации на твердоконтактный сенсор на анионные поверхностно-активные вещества ЭМТ-ДДС-01 (технические условия, технологическая инструкция, паспорт и т.д.). Производство мелкосерийных партий АПАВ-селективных сенсоров освоено в НИИХимии СГУ.

Разработана и метрологически аттестована методика определения суммарного содержания анионных ПАВ в сточных водах.

Предложенные сенсоры и разработанные методики внедрены в практику экоаналитической лаборатории УНПК "Аналит" (Кубанский госуниверситет, г.Краснодар), Инновационного предприятия "Мембранные технологии" (г.Краснодар), в учебный процесс на кафедре физической химии Кубанского госуниверситета, кафедре аналитической химии Ростовского госуниверситета. Получены акты внедрения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты исследования физико-химических параметров электродно-активных соединений, транспортных процессов на границах раздела фаз и в фазе мембраны сенсоров на ионные ПАВ.

2. Зависимость электрохимических свойств ПАВ-селективных сенсоров от природы электронных проводников и состава мембраны.

3. Разработка и практическая апробация твердоконтактных потенциометрических сенсоров для определения анионных, катионных и неионных поверхностно-активных веществ.

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы представлялись на I Всероссийской студенческой конференции по теоретической и экспериментальной химии (г.Свердловск), Конференции "Молодежь и научно-технический прогресс" (г.Саратов), Межвузовской конференции "Органические реагенты в аналитической химии" (г.Саратов), VIII Всероссийской конференции по поверхностно-активным веществам и сырью для их производства (г.Белгород), Международной конференции "Химсенсоры (г.С.-Петербург), IV Конференции "Электрохимические методы анализа (г.Москва), Международном симпозиуме "Electrochemical sensors" (г.Матрафьюред, Венгрия), на 2-м Международном семинаре "Ионика твердого тела" (г.Черноголовка), на Региональной конференции по промышленной экологии "Промэк", (г.Саратов), на 53, 54, 55 Декадах науки СГТУ (г.Саратов), на научных семинарах кафедры химии СГТУ.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 14 работ.

Объём диссертации. Диссертационная работа изложена на 195 страницах, содержит 34 таблицы, 31 рисунок и 206 литературных источников. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений.

Автор выражает благодарность за постоянное внимание к работе и обсуждение результатов член-корр.РАЕН, академику МВШ, доктору химических наук, профессору Черновой Р.К.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе 1

приводится обзор литературы по твердоконтактным электродам с мембранным покрытием (ТМЭ), применимым для определения неорганических и органических веществ. Рассмотрены способы стабилизации электродного потенциала на границе электронный проводник-мембрана.

Глава 2

Постановка задачи. Реагенты. Методы исследования.

Для решения поставленных задач использовались различные электрохимические и физико-химические методы исследования: потенциометрия, электропроводность, метод ЭДС, растворимость, элементный анализ, термогравиметрия, вольтамперометрия, спектрофотометрия.

В работе исследованы три типа твердоконтактных потенциометрических сенсоров на поверхностно-активные вещества: с серебряным (1), графитовым (2) токоотводами и графитовым токоотводом с внутренней окислительно-восстановительной системой (3) - электроно-ионообменной смолой ЭИ-21.

Потенциометрические измерения проводились на иономере универсальном И-130 с погрешностью +1 мВ. Электродом сравнения служил хлоридсеребряный электрод ЭВЛ-1-МЗ.

Электрохимические свойства селективных мембран изучались методом ЭДС с использованием элементов с переносом типа:

Для моделирования состава ПАВ-сенсоров использовались: инертная матрица - поливинилхлорид марки (С-70); растворители-пластификаторы - дибутилфталат (ДБФ), диоктилфталат (ДОФ), о-нитрофенилоктиловый эфир (о-НФОЭ). Электродно-активные соединения: метиловый зеленый додецилсульфат (МЗ-ДДС), тетрадециламмоний додецилсульфат (ТДА-ДДС), цетилпиридиний-додецилсульфат (ЦП-ДДС) - сенсоры на ионные ПАВ; соединения полиоксиэтилиро-ванных нонилфенолов (АФд-10, АФд-12) или спирта (синтанол ДС-10) с ионами бария (II) и тетрафенилборатом (НПАВ-Ва-ТФБ), а также гетрафенилборат калия (ТФБК) - сенсоры на неионные ПАВ; соединения НПАВ-Ва-ТФБ и додецилсульфат бария - сенсоры на АПАВ и НПАВ. Соотношение ПВХ:ДБФ=1:2,1:3; Сдс - 0,1-0,001 моль/кг растворителя-пластификатора.